DIY PC机副屏

<<<写在前面>>>

前段时间自己做了一套M910X的亚克力外壳，设计之初考虑到侧面能够添加自己的副屏，再加上曾做过点阵RGB，于是也设置了防止RGB点阵的位置。最初的想法是在这个设备上显示视频，但是刷新率太低了，没有做到 24fps ，放弃了显示视频，转而用了一个简单的PC机副屏，显示一些电脑性能信息，比如CPU频率，内存使用情况，硬盘使用情况，网络情况等等。另外这个副屏外面还做了一圈 RGB。
这个副屏由这几个部分组成，四块 SPI ST7735 屏幕（160*128*4）和一圈ws2812b 灯珠组成，主控是 STM32F103C8T6 和 ESP8266组成。stm32 主要作用是控制屏幕刷新和点亮 RGB ，esp8266 主要作用是通过串口发送 json 数据，让 STM32 解析显示。

这个副屏由这几个部分组成，四块 SPI ST7735 屏幕（160*128*4）和一圈ws2812b 灯珠组成，主控是 STM32F103C8T6 和 ESP8266组成。stm32 主要作用是控制屏幕刷新和点亮 RGB ，esp8266 主要作用是通过串口发送 json 数据，让 STM32 解析显示。

飞线

亚克力外壳

下面是副屏

副屏

副屏UI

硬件部分

SPI ST7735这部分硬件设计，四块屏幕共用一组SPI，通过不同的CS来控制不同的屏幕显示。原本有做背光控制，但是买回来的屏幕上电后背光默认开启，有面有空再研究研究啥情况。

layout

3D 图

3D_左侧USB3.0拓展卡

关于背光控制电路

背光控制需要使用pwm调光，买回来的屏幕问了客服说不支持调光，我看了下lcd的板子，上面的背光电路被强行打开了，所以调不了。重新返工屏上线路后如下图，左侧是修改前，右侧是修改后 + 板上电路。将R148与3V3断开，BLK引脚连接主板控制引脚。当BL_CTRL_PWM为低电平时 $U_{GS}<0$ ，有压差导通，BLK信号高电平。裸屏背光信号BL与GND导通，有电流流过，背光亮，反之背光暗。

pwm调背光

软件部分

时序设计

第一次做时序打算使用GPIO外部中断，但实际测试，想用GPIO外部中断，发现中断触发时序概率性错乱导致卡死，所以换成了串口中断。

这是条失败的路

时序框图

这个时序框图不是完整的，有些细节部分没有写出来，但是大致思路是这样

时序框图

这是实际时序

时序

调试过程

过程中遇到些许问题，有时候调得头皮发麻，一整天愣是解不出来

下图是第一次进入中断时也就是发送字符长度的时候

Debug1

放大之后是这样的

Debug1放大

中断进入debug ，奇怪的是我的代码中串口发送是写在进入STM32 触发中断（GPIO6 边沿触发）后的

esp8266片段代码截图 1

实际效果不影响 STM32 串口接收数据。这是实际效果

STM32 串口接收数据

实际效果 1

下面讲成功的时序

时序总图

时序大概是这样：

8266：上电初始化->连接WiFi->主循环侦测UDP连接
STM32：上电初始化->打开串口中断->进入主循环显示

调试过程

上电瞬间及初始化

此处解决8266上电过程中串口有段杂波干扰STM32串口接收

上电瞬间ESP8266串口会有一小段杂波，最初做GPIO外部中断就是为了避免这部分，但是最终想了很多办法没有解决。如下图D1通道，前面一小段就是杂波。右边的两小段下拉是连接Wi-Fi时发送的数据.。

上电瞬间时序总图

这里是初始化HAL库函数和四块屏幕后，进入while循环前的代码，可以看到右侧2处D1和D0通道就是串口中断产生的结果，由于一次直接收一个字符，所以把异常数据都挤掉了。猜测1处可能是拉高后打开了串口中断，进入中断后又被拉低了。

上电初始化时序

代码截图1

下面是中断放大后的时序图以及对应的代码，高电平一直触发单个字节接收中断。

时序代码截图_1

/* 高电平 接收数据 */
if (pin_pb6_value == 1) {
	/* 回复8266，GPIO拉底 解锁 已经完成第一字节串口接收 */
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
	/* 串口 1debug */
	HAL_UART_Transmit(&huart1, &USART_RX_LINE,
			atoi(USART_RX_ONE_LINE) + 1, 100);

	CS++;
	if(CS>4){
		CS = 1;
	}

	/* 串口中断开启接收长度 1 */
	HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &USART_RX_ONE_LINE_LEN, 1);

}

串口中断部分

这是串口中断部分时序

串口中断放大图

串口中断代码片段

/****************************************************************************
 * 函数名: HAL_UART_RxCpltCallback()
 * 功 能: 串口中断函数
 * 输 入: None
 * 全局变量 ALL
 * 输 出: 无
 */

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) {
	if (huart->Instance == USART2) // ???????????? USART1
	{
		/* 串口 1debug */
		HAL_UART_Transmit(&huart1, "IN UART_RxCpltCallback\n", 23, 100);
		/*判断 PB6 为上升或下降沿触发*/
		pin_pb6_value = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6);
		/* 高电平 接收数据 */
		if (pin_pb6_value == 1) {
			/* 回复8266，GPIO拉底 解锁 已经完成第一字节串口接收 */
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, &USART_RX_LINE,
					atoi(USART_RX_ONE_LINE) + 1, 100);
			CS++;
			if (CS > 4) {
				CS = 1;
			}
			/* 串口中断开启接收长度 1 */
			HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &USART_RX_ONE_LINE_LEN, 1);
		}
		/* 低电平 接收长度 */
		if (pin_pb6_value == 0) {
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, "pin_pb6_value == 0\n", 19, 100);
			/* 回复8266，GPIO拉底 解锁 已经完成第一字节串口接收 */
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, "GPIO7 DOWN\n", 11, 100);
			/* 串口 2 接收长度2 */
			HAL_UART_Receive(&huart2, &USART_RX_ONE_LINE,
					atoi(USART_RX_ONE_LINE_LEN) + 2, 0xFFFF);
			/* 回复8266，GPIO拉高 已经完成第二字节串口接收 */
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, "GPIO7 UP\n", 9, 100);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, "\n############################\n", 30,
					100);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, &USART_RX_ONE_LINE_LEN, 1, 100);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, "\n############################\n", 30,
					100);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, &USART_RX_ONE_LINE,
					atoi(USART_RX_ONE_LINE_LEN) + 2, 100);
			/* 串口 1debug */
			HAL_UART_Transmit(&huart1, "\n############################\n", 30,
					100);
			/* 开启下一次接收数据内容中断 */
			HAL_UART_Receive_IT(&huart2, &USART_RX_LINE,
					atoi(USART_RX_ONE_LINE) + 2);
		}
	}
}

下面是三个串口数据发送过程

第一步

获取数据长度的长度

预发送长度为1045长度的字符串，1045的长度为4，这里指的就是4

ESP8266 拉低 GPIO6 做准备，接着ESP8266发送串口数据触发STM32串口中断。

串口中断放大图1

第二步：

获取数据的长度

上一步完成接收进入中断，STM32拉高GPIO7，进入阻塞串口接收，此时ESP8266（串口中断放大图2）ESP8266等待100ms后发送数据长度，STM32接收完成拉高GPIO7，ESP8266退出死循环进入下一步发送数据内容。STM32退出中断前打开串口中断，准备接收数据。

串口中断放大图2

对ESP8266应代码如下，等待GPIO7被拉高。

// 打印长度 尾部带有\r
Serial.print(static_cast<int>(strlen(substring)));

delay(100);

// 打印长度
Serial.println(Tcp_len);

// 等待STM32响应，调试需注释
while (!digitalRead(4)) {  //等待响应
  delay(80);
}

第三步：

获取数据内容

上一步GPIO7被拉高后，ESP8266发送数据内容，STM32进入串口中断，识别到GPIO7为高，拉低GPIO7，打开串口中断，STM32准备接收下一次数据长度的长度。

串口中断放大图3

时序设计部分到这里就结束了。

UI

UI部分是直接使用st7735驱动中自带的，简单做了下，自己做的部分主要是换字体，换成了霞鹜文楷等宽。这部分我没有去看具体显示文本的流程，暂时阶段是能用就行。

关于图像显示，我在Image转RGB565工具放了两个摁钮，可以将RGB图像转成RGB565的字符串，目前颜色部分好像还是有点问题（原本蓝色在屏上会显示出绿色），但是基本形状是正确的。

Image转RGB565工具https://hp-l.github.io/2024/07/09/115544/

<<<文末闲语>>>

久违的代码激情占用了几乎所有的时间，后面的慢慢更新固件吧，第一次做了一个完整的双主控项目。其实一个PC机也是如此，CPU是主控，微控制器也是主控，较老的机型还分南北桥，相互访问的桥梁就是PCB上的电路。说起来PC很复杂，但也很简单。

公元2024年了，科技越来越进步，我想，CPU的终极形态是将一切的一切集成起来吧，ssd，内存，显卡，wifi等等外设，也不知道那是硬件工程师会不会失业哈哈哈哈哈哈哈。也许想得太多太远，当下还应好好进步，在深度学习和智能AI的时代，layout可能会被替代，那时会不会机器人能自建工厂自行组装呢。。。就好像生物的繁衍一样。。。

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